含PVA印染退漿廢水處理與資源化回收技術進展

王宗舞 方瑞娜

(黃河水利職業技術學院河南開封475004)

0 前言

聚乙烯醇（PVA）是一種典型的水溶性合成高分子化合物，具有優良的上漿性能，對纖維素纖維和疏水性纖維均有優良的粘附性能，所以至今尚未出現上漿性能優于PVA的其它漿料，所以至今仍被廣泛使用，并在某種程度上還有增加的趨勢[1]。

退漿工序主要是去除織造過程中加以經紗上的漿料，使織物與染料間有更好的親和力。因此印染退漿廢水中含有大量的PVA。PVA屬高難度生物降解的有機物，以平均聚合度1799的PVA為例，其廢水化學需氧量(CODCr)為18000mg/kg，生物需氧量(BOD5)為800mg/kg，BOD/COD的值為0.044，廢水可生化性極差[1]。含PVA的印染退漿廢水直接排入水體后，PVA會在水環境中大量積累，導致水體表面泡沫增多黏度增大，影響好氧微生物的活動，從而造成嚴重的環境問題[2]。退漿廢水約占紡織工業廢水量的15~25%，對于PVA常規的處理方法很難處理，將含PVA的退漿廢水單獨收集進行處理，可有效提高印染廢水的可生化性，大大降低印染企業污水處理系統負荷，顯著降低印染廢水對環境污染程度。因此，開發去除率高、成本低的含PVA印染退漿廢水處理技術一直是印染廢水治理行業的焦點問題。

1 含PVA的印染退漿廢水的主要處理與資源化回收技術

基于可持續發展目標，在對含PVA的印染退漿廢水治理技術方面，確保高效去除PVA的環境治理目標同時，還要盡可能實現節能降耗、避免二次污染、充分回收有價值的PVA資源等環境經濟綜合效益目標，才是治理PVA的印染退漿廢水技術今后的發展方向。本文介紹三種含PVA的印染退漿廢水的處理與資源化回收技術。

1.1 膜法處理PVA退漿廢水

膜分離技術作為一種新型的流體分離單元操作技術，液體在壓力推動下流經膜表面，小于膜孔的小分子溶質及水透過水膜成為凈化液，PVA等大于膜孔的物質被截留，以濃縮液形式排出得到回收。膜法是一種較好的處理方法：分離過程不發生相變化，因而耗能較少；屬于單純的物理篩分過程，效果穩定，化學品用量小，不污染環境，回收物質可以二次利用；流程和設備簡單，操作和維護保養方便，既可以采用人工操作，又易實現由電腦控制的全自動運行。于奕峰，顧春雷等[3]以退漿廢水實際體系為研究對象，從截留分子量、材質和表面性質多個角度對膜進行篩選和操作條件優化，確定截留分子量為50000Dalton的疏水性聚砜超濾膜適合于處理退漿廢水；選定0.08 MPa，70℃為處理退漿廢水適宜的操作條件．該條件下超濾膜對PVA和淀粉的截留率分別為96%和87%，化學耗氧量由23000mg/L降低到5700mg/L，COD去除率達到75%.先用pH值為13的NaOH溶液清洗，再用0.2mol/L的H3BO3溶液清洗可以使通量恢復率達到97%，超濾分離得到的濃縮液可以回收二次利用。

由以上可以看出，膜處理技術在處理含PVA的印染退漿廢水治理方面效果優良，且回收PVA資源可以二次利用，實現PVA污染物的減量化與資源化雙重目標。并且，隨著超濾膜國產膜組件質量的不斷提高，膜法處理含PVA的印染退漿廢水的成本得到顯著降低。所以，膜處理技術將會是未來含PVA的印染退漿廢水治理行業的主要發展方向之一。

1.2 化學凝結法

用作漿料的PVA是非離子型聚合物，一般凝聚劑產生的電荷對其吸附作用較弱，對PVA幾乎沒有去除效果。退漿廢水中的PVA呈溶解態，但因其分子較大，性質類似于親水膠體，可通過鹽析、膠凝和吸附等作用而自廢水中析出。向廢水中投加無機鹽電解質，由于電解質離子具有很強的水合能力而結合大量的水分子，使廢水中的PVA分子脫水而析出，這是鹽析作用。國內從20世紀九十年開始研究采硫酸鈉和硼砂等化學試劑回收退漿廢水中的PVA。在多種鹽析劑中，Na2SO4是一種較為經濟有效的鹽析劑。但實驗表明：只通過鹽析劑的鹽析作用回收PVA，鹽析劑Na2SO4的用量很大；投加硼砂，PVA通過硼原子而交聯成更大的分子且封閉了部分親水的羥基，能大大降低鹽析劑Na2SO4的用量[5]。

徐竟成，鄭濤等采用化學凝結法回收處理紡織印染退漿廢水中的聚乙烯醇(PVA)，以硼砂為凝結劑，硫酸鈉作為鹽析劑，進行生產性規模回收廢水中的PVA，PVA回收率和COD去除率均達80%左右，PVA含固質量分數約為15%～20%。回收后的PVA可經過改性處理制成改性膠水，具有良好的環境、經濟和社會效益[6]。

上海某紡織印染企業采用化學凝結法對退漿濃液中的PVA進行回收。PVA回收設備經調試正常運行后，回收產品為塊狀PVA，含固率15%～20%，PVA回收率和COD去除率均在80%以上，大幅降低了印染廢水中的PVA濃度，對提高印染廢水的總體處理效果，實現達標排放起到了關鍵作用。回收后的PVA經適當處理可重復用于經紗上漿或經縮聚后制成改性PVA膠水，實現了較好的環境效益和一定的經濟效益[7]。

1.3 改進化學凝結法

采用傳統的化學凝結法，以硫酸鈉作為鹽析劑，硼砂作為絮凝劑,二者投加量比較大，投加量分別需要15-25g/L和1-5g/L，加大了鹽析回收的成本；鹽析后出水所含鹽類質量濃度很高，使微生物細胞脫水，生物活性下降，影響印染廠污水處理系統中生物處理單元的有機物降解效率。通過大量篩選實驗,發現當加入少許碳酸鈉作為助劑時,碳酸鈉的水解可促進硼砂和的交聯反應,減少硫酸鈉和硼砂的用量,從而降低了出水鹽類質量濃度。

郭麗，黃承武，奚旦立[7]等采用加入少量碳酸鈉助劑的盆析法新配方處理回收退漿廢水中的聚乙烯醇，實驗結果表明：對于質量濃度為12g/L的退漿廢水,硫酸鈉、硼砂及碳酸鈉的投加量10g/L、1.0g/L和1.0g/L，在反應溫度50℃、溶液pH為8.5時，回收率可達90.30%,COD去除率達82.2%。這說明采用該方法可使硫酸鈉和硼砂的投加量降低28%，有效降低成本的同時大大降低了出水鹽類的質量濃度；并用粘度法測出該法回收的的相對分于質量和聚合度，借助紅外光譜分析法對回收PVA的結構進行了研究分析，結果表明其基本性能不變。

2 結論

2.1 在上漿工藝方面，PVA漿料性能優異，技術成熟度高，所以相當長一段時間內還會被多數印染企業廣泛采用，因此含PVA印染退漿廢水處理是印染行業仍需面臨的問題。同時，隨著國家環保要求日益嚴格，只有實現PVA污染物的減量化與資源化雙贏，才能真正降低污染治理成本。

2.2 膜處理技術在處理含PVA的印染退漿廢水治理方面效果優良，且回收PVA資源結構沒有被破壞，可以二次利用。隨著超濾膜國產膜組件質量的不斷提高，膜法處理含PVA的印染退漿廢水的成本得到顯著降低，膜技術處理含PVA的印染退漿廢水的占有率會大幅提升。

2.3 化學凝結法隨著技術成熟度的提高，鹽析劑、絮凝劑及助凝劑的投加量顯著下降，同時PVA回收率也逐漸提高，回收的PVA或經適當處理可重復用于經紗上漿，或經縮聚后制成改性PVA膠水，實現了較好的環境效益和經濟效益，也將成為處理含PVA的印染退漿廢水的主要技術之一。

[1]周永元.紡織上漿的發展與建議.紡織導報 [J].2001(5)：110-116．

[2]厲成宣,范雪榮,王強.退漿廢水中PVA對環境的影響及其降解性能[J].印染助劑,2007,24(6):7-10．

[3]于奕峰,顧春雷.有機超濾膜處理退漿廢水實驗研究.膜科學與技術[J].2008,28(1):72-75

[4]劉三學,楊子亮,鄭自保.聚乙烯醇回收方法的改進.河北輕化工學院學報[J].1993,14(4):76-80

[5]徐竟成,鄭濤.印染退漿廢水中聚乙烯醇的回收與利用.化工環保[J].2004,24:286-288

[6]徐竟成,魏巧玲,鄭濤等.印染退漿廢水PVA處理技術.印染[J].2009,8:50-52.

[7]郭麗，黃承武，奚旦立等．退漿廢水中聚乙烯醇的回收．石油化工腐蝕與防護[J].2007,24(6):59-61